污水微生物反应原理及微生物镜检原理课件

污水微生物反应原理及微生物镜检原理

.1/1/20231.12/29/202211．活性污泥的形态1）外观形态：活性污泥（生物絮凝体）为黄褐色絮状体颗粒：2）特点：(1)颗粒大小：Φ=0.02～0.2mm(2)表面积：20～100cm2/mL(3)(2000～10000)m2/m3污泥

(4)一、活性污泥及其组成第一部分好氧活性污泥法基本原理.1/1/202321．活性污泥的形态一、活性污泥及其组成第一部分好氧活性污泥2．活性污泥组成活性污泥M=Ma+Me+Mi+Mii

1）Ma—具有代谢功能的活性微生物群体好氧细菌（异养型原核细菌）真菌、放线菌、酵母菌原生动物后生动物2）Me—微生物残体

3）Mi—活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物4）Mii—活性污泥吸附污水中的无机物挥发性活性污泥=Ma+Me+Mi.1/1/202332．活性污泥组成.12/29/202233．活性污泥微生物的分类（Ma）1）细菌：异养型原核细菌（107～108个/mL）2）真菌：微小的腐生或寄生丝状菌3）原生动物：肉足虫、鞭毛虫，纤毛虫等。通过辨认原生物的种类，能够判断处理水质的优劣，它是一种指示性生物。原生动物摄食水中的游离细菌，是细菌的首次捕食者。

4）后生动物：

主要是轮虫、线虫、寡毛类。它门在活性污泥中的不经常出现，轮虫的出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二捕食者。.1/1/202343．活性污泥微生物的分类（Ma）.12/29/202241．絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于NS（BOD—污泥负荷率）2．污泥沉降比SV：又称30min沉降率，指混合液在1000ml量筒内静置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。SV一般取15%--30%3．衡量活性污泥沉淀性能好坏的指标——SVI（污泥指数）

（1）SVI=70～100

其活性污泥凝聚沉淀性能很好

SVI值过低，活性污泥颗粒细小，无机物含量高，缺乏活性。

SVI值过高，沉淀性能不好，可能产生污泥膨胀。（2）影响SVI值的主要因素1）NS的影响：

2）丝状菌的大量繁殖，引起污泥膨胀，SVI值↑3）T水太高二、评价活性污泥性能的指标.1/1/202351．絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于NS（BOD—污泥负荷率1．初期吸附去除（物理吸附和生物吸附）

●活性污泥巨大的表面积（2000～10000m2/m3活性污泥）其表面为多糖类的粘质层，污水中悬浮和胶体状态的有机物被其凝聚和吸收而得到去除。在30min内能去除70%BOD。

●一般处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物其活性最强，吸附能力也强2．微生物的代谢三、活性污泥净化反应过程.1/1/202361．初期吸附去除（物理吸附和生物吸附）三、活性污泥净化反应过1〉氧化分解2〉合成代谢（合成新细胞）3〉内源代谢.1/1/202371〉氧化分解2〉合成代谢（合成新细胞）3〉内源代谢.12/2

1．停滞期（延迟期或调整期）：是微生物的细胞内各种酶系统对环境的适应过程

2．对数增长期（等速增殖期）

活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态3．静止期（平衡期）营养物不过剩，它已成为微生物生长的限制因素活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。四、活性污泥的增殖规律.1/1/202381．停滞期（延迟期或调整期）：是微生物的细胞内各种酶系统4．衰亡期（内源呼吸期）营养物缺乏，为了获得能量维持生命，分解代谢自身的能量物质，开始衰亡。同时内酶分解细胞壁，使污泥量减少。后来有机物几乎被耗尽，能量水平极低，微生物活动能力非常低，絮凝体形成速率增大，处理水显著澄清，水质良好。.1/1/202394．衰亡期（内源呼吸期）营养物缺乏，为了获得能量维持生命1、营养物质：碳源、氮源、无机盐类等1）碳源：组成生物细胞的主要物质，对碳源的需求量较大，一般BOD5≥100mg/L2）氮源：组成细胞的重要元素，其需要按BOD：N=100：5考虑3）盐类：必不可少主要的无机盐类

P：按BOD5:N:P=100:5:1考虑，它是微生物需要量最多的无机元素，约占全部无机盐元素的50%还有K、Ca、Fe无机元素五、活性污泥净化反应影响因素.1/1/2023101、营养物质：碳源、氮源、无机盐类等五、活性污泥净化反应影响2．BOD——污泥负荷NS3．DO——溶解氧1）曝气池在稳定运行时，微生物的耗氧速率（Rr需氧速率）

＝曝气器的供氧速率时，其池中的溶解氧DO不变。2）曝气池中DO浓度大小将取决于：（1）生物絮体的大小：要求生物絮体大，则要求DO浓度高，DO才能扩散转移到生物絮体内部,反之则不能。对此要求DO浓度为2mg/L左右为好。.1/1/2023112．BOD——污泥负荷NS3．DO——溶解氧，其池中的溶解氧（2）考虑冲击负荷与中毒的影响，以便于操作以了解供氧量的变化急性中毒慢性中毒DO逐渐增加冲击负荷DO突然↓DO突然↑4．水温：15～35℃之间20～30℃，效果好，活动旺盛，＜15℃，＞35℃，效果↓，活动弱，＜5℃，＞45℃，效果很差，5．pH值最佳的pH值为6.5～8.5当pH＜6.5，丝状菌繁殖，pH＜4.5，丝状菌占优势当pH＞9.0，代谢速率↓6．有毒物质主要是重金属，H2S、CN－、酚等，当超过一定浓度时，就破坏细胞结构，抑制代谢。.1/1/202312（2）考虑冲击负荷与中毒的影响，以便于操作以了解供氧量的变化六、表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）1.MLSS浓度——混合液悬浮固体浓度〈混合液污泥浓度〉：mg/L混合液；MLSS＝M=X=Ma+Me+Mi+Mii2.MLVSS浓度——混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS＝MV=XV=Ma+Me+Mi

.1/1/202313六、表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）1.MLSS浓七、活性污泥脱氮除磷原理

（1）活性污泥脱氮的原理

缺氧反硝化细菌：反硝化细菌（兼性厌氧菌）反应：NO3-—N反硝化还原为N2，溢出水面释放到大气碳源：原水中BOD硝酸盐来源：回流出水中的硝化产物.1/1/202314七、活性污泥脱氮除磷原理

（1）活性污泥脱氮的原理

好氧脱碳硝化脱碳——氧化去除COD脱碳菌——好氧有机物呼吸的细菌，以有机物为碳源硝化菌——好氧氨盐呼吸的细菌，以碳酸盐为碳源（NH4+→NO2-→NO3-)提问：为什么先脱碳、后脱氮？硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物；有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速，硝化菌氧利用不足，生长缓慢；.1/1/202315好氧脱碳硝化提问：为什么先脱碳、后脱氮？硝化菌的碳源是脱碳菌提问：硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或NaOH)?硝化作用消耗碱（NH4+、CO32-），水pH下降；补充碳源、升高pH提问：硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗掉，如何解决？挂生物膜或投加悬浮填料定期投菌.1/1/202316提问：硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或NaOH)?.1两级滤池法工艺流程好氧脱碳硝化滤池进水厌氧反硝化滤池

出水甲醇补充反硝化菌的碳源！利用进水中的BOD.1/1/202317两级滤池法工艺流程好氧脱碳硝化滤池进水厌氧反硝化滤池出（2）活性污泥除磷的原理

好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源——聚β-羟基丁二酸（PHB））

逆浓度梯度过量吸磷（贮备厌氧状态能源——多聚磷酸盐颗粒(即异染颗粒)）；厌氧时：正相反——不繁殖，释放磷酸盐于体外（产生能量供其储备消耗好氧状态能源——PHB）。聚P聚P聚P聚P部分回流做种大部分（P）去除水中P.1/1/202318（2）活性污泥除磷的原理

好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源常见的脱磷工艺如下图所示进水厌氧放磷好氧聚磷出水部分污泥回流接种剩余污泥处理沉淀脱磷.1/1/202319常见的脱磷工艺如下图所示进水厌氧放磷好氧聚磷出水部分污泥回流1、活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化1）活性污泥的培养与驯化2）试运行2、活性污泥处理系统运行效果的检测1）反映处理效果的项目：进出水总的和溶解性的BOD、COD，进出水总的和挥发性的SS，进出水的有毒物质（对应工业废水）2）反映污泥情况的项目：污泥沉降比（SV%）、MLSS、MLVSS、SVI、溶解氧、微生物学观察等3）反映污泥营养和环境条件的项目：氮、磷、pH、水温等。八、活性污泥处理系统的运行管理.1/1/2023201、活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化八、活性污泥3、活性污泥运行中常见的问题

(一)污泥膨胀

正常的活性污泥颗粒体积膨胀，继而分裂为沉降性很差的小颗粒污泥，活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，引起二沉池池面飘泥严重，出水水质急剧变差的现象称为活性污泥的膨胀。

描述污泥膨胀程度的指标有30min沉降比、污泥容积指数。本质—污泥密度变小或黏附能力下降。污泥膨胀可大致区分为丝状体膨胀和非丝状体膨胀两种。当丝状体过多，长出一般絮体的边界而伸入混合液时，其架桥作用妨碍了絮体间的密切接触，致使沉降较馒，密实性差和SVI高，这叫做丝状菌性膨胀污泥。当发生非丝状菌性污泥膨胀时，同样SVI高，污泥在沉淀池内难以沉淀、压缩。.1/1/2023213、活性污泥运行中常见的问题

(一)污泥膨胀.12/29/污泥丝状膨胀：.1/1/202322污泥丝状膨胀：.12/29/202222原因——丝状细菌（球衣菌、硫细菌）或真菌优势过度生长丝状菌优势生长条件：A.曝气池DO长期维持在较低（＜0.1~0.2mg/l）B.水温过高（＞25℃）、pH过低（＜6.5）C.硫化物过高硫细菌（丝状菌一种）以硫化氢为食

.1/1/202323原因——丝状细菌（球衣菌、硫细菌）或真菌优势过度生长.12D.营养失衡废水C/N比高，N少；无机金属离子较少原因——菌丝体储备营养物稀少、表面积大，在稀溶液中争夺营养物质的能力强，更适合于贫瘠环境（包括溶解氧、各种营养物）的生长；E.毒物冲击原因—菌丝体耐受能力强.1/1/202324D.营养失衡.12/29/202224造成非丝状菌性污泥膨胀的原因：①曝气力度过大，污泥碎裂膨胀提问：原因——？气泡夹带,密度降低；气泡机械破碎；②缺氧、厌氧膨胀漂泥提问：原因——？二沉池底部淤泥厌氧产气（反硝化N2、CH4)③进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物；提问：原因——？油及泡沫降低污泥密度.1/1/202325造成非丝状菌性污泥膨胀的原因：①曝气力度过大，污泥碎裂膨胀④生物中毒（pH波动大、补碱过量、温度过高、CODcr浓度骤然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等）污泥膨胀原因——？细菌——休克死亡、细菌处于对数期多糖分泌减少⑤新污泥膨胀现象未驯化污泥对新类型废水不适应，不沉降或沉降极慢，长时间曝气驯化后恢复正常；提问：原因——？类似中毒.1/1/202326④生物中毒（pH波动大、补碱过量、温度过高、CODcr浓度骤污泥膨胀的预防与控制对策提问：基于上述原理如何预防污泥膨胀？A.设调节池(及事故池)控制高负荷（BOD、毒物）冲击B.控制溶解氧溶解氧浓度必须控制在2～3mg/L。C调节废水的营养配比尽量逼近BOD5与N和P的比例BOD5：N：P＝100：5：1。补N——尿素或含氮量高的污泥消化池上清液补P——磷酸钠.1/1/202327污泥膨胀的预防与控制对策提问：基于上述原理如何预防污泥膨胀？D.改革工艺将活性污泥法改为生物膜法在曝气池中加填料改为生物接触氧化法SBR(即序批式间歇曝气反应器)法.1/1/202328D.改革工艺.12/29/202228解决污泥膨胀的办法：A．加氯可以起凝聚和杀菌双重作用，投加次氯酸钠（10~20mg/l内）、H2O2（100~200mg/l）、漂白粉或液氯(加氯量按干污泥的0.3～0.4%估计)等，在回流污泥中投加可抑制丝状菌生长，调整pH值。

B．投加混凝剂FeSO4和FeCl3、干污泥或浓缩消化污泥增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常C.强化补氮（C:N＝100：20～30）D.替换污泥最直接的方法.1/1/202329解决污泥膨胀的办法：.12/29/202229(二)污泥上浮

1、污泥膨胀2、污泥脱氮上浮硝化（曝气池负荷小而供氧量过大时）——反硝化（二沉池中长时间处于缺氧状态）——N2使污泥上浮

防止污泥脱氮上浮的方法：减少曝气，减弱硝化作用；及时排泥，增加回流量，减少污泥在沉淀池中的停留时间；强化曝气池的反硝化作用。3、污泥腐化上浮

沉淀池内污泥由于缺氧而产生厌氧分解——产生大量甲烷及二氧化碳气体附着在污泥体上——污泥比重变小而上浮

造成污泥腐化的原因有：二沉池内污泥停留时间过长；局部区域污泥堵塞。解决腐化的措施是：加大曝气量，以提高出水溶解氧含量（应先找其量不足的原因）；疏通堵塞，及时排泥.1/1/202330(二)污泥上浮.12/29/202230（三）污泥不增长或减少造成污泥减少的原因有：有机物营养减少；曝气时间过长或过量，发生过氧化；回流比小而剩余污泥排放量大；污泥上浮而造成污泥流失等。解决方法：投加营养料；缩短曝气时间或减少曝气量；调整回流比和污泥排量；防止污泥上浮，提高沉淀效果。（四）泡沫问题

原因：洗涤剂；蛋白质含量高；生物泡沫。

泡沫的危害表现为：表面机械曝气时，隔绝空气与水接触，减小以至破坏叶轮的充氧能力；在泡沫表面吸附大量活性污泥固体时，影响二沉池沉淀效率，恶化出水水质；有风时随风飘散，影响环境卫生。

抑制泡沫的措施有：在曝气池上安装喷洒管网，用压力水(处理后的废水或自来水)喷洒，打破泡沫；定时投加除沫剂(如机油、煤油等)以破除泡沫。油类物质投加量控制在0.5～1.5mg／L范围内；提高曝气池中活性污泥的浓度。.1/1/202331（三）污泥不增长或减少.12/29/202231废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理;一、厌氧法的优点提问：优点有哪些？1．产生的沼气可用于发电或作为能源沼气中的主要成分是甲烷，含量50~75%之间，是一种很好的燃料。以日排COD10t的工厂为例，若COD去除率为80%，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于3.85t原煤，可发电5400度电。第二部分厌氧活性污泥法.1/1/202332废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理;沼气中的主要成2．对营养物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方法为200：5：1，相比而言对N、P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。4．产生的污泥量少，运行费用低?繁殖慢；不需要曝气基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点.1/1/2023332．对营养物的需求量少.12/29/202233提问：？1．出水的有机物浓度高于好氧处理；发酵分解有机物不完全；2．对温度变化较为敏感；工业中需要设置进水的控温装置，37℃。3．厌氧微生物对有毒物质较为敏感；但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。二、厌氧法的缺点.1/1/202334提问：？二、厌氧法的缺点.12/29/2022344.初次启动过程缓慢,处理时间长好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要8~12周才可以培育成功5．处理过程中产生臭气和有色物质提问：是什么？臭气主要是SRB形成的具有臭味的硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。.1/1/2023354.初次启动过程缓慢,处理时间长.12/29/202235三、厌氧活性污泥的性质和组成由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒。呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；颗粒厌氧活性污泥的直径在0.5mm以上。微生物的组成主要有六种：由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、产甲烷菌、硫酸盐还原菌，其中产甲烷菌是厌氧活性污泥的中心骨架.1/1/202336三、厌氧活性污泥的性质和组成.12/29/202236复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、发酵阶段（又称酸化阶段）、产乙酸阶段、产甲烷阶段1．水解阶段在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物2．发酵阶段梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等四、厌氧活性污泥净化废水的作用机理.1/1/202337复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、发酵阶段（3．产乙酸阶段上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。4．产甲烷阶段乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被产甲烷菌利用被转化为甲烷和以及产甲烷菌细胞物质。经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。.1/1/2023383．产乙酸阶段.12/29/202238复杂有机物1水解2发酵脂肪酸

乙酸H2+CO23产乙酸CH4+CO2H2S+CO2硫酸盐还原硫酸盐还原4产甲烷4产甲烷硫酸盐还原.1/1/202339复杂有机物1水解2发酵脂肪酸乙酸H2+CO23产乙其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废水调节池热交换器↑37℃厌氧活性污泥反应器气柜沉淀池出水回流污泥剩余污泥五、厌氧活性污泥处理的工艺流程.1/1/202340其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废水调节池热交换器↑37第三部分微生物镜检原理在污水处理中,微生物是以活性污泥的形式存在并起作用的。所谓活性污泥,就是由细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起而形成的具有很强吸附分解有机物能力的絮状体颗粒,这种絮状结构具有良好的沉降性能,使处理水与污泥分开,最终达到废水净化的目的。.1/1/202341第三部分微生物镜检原理在污水处理中,微镜检观察主要内容：1、菌胶团的大小、形状、密实度、颜色（活性污泥菌胶团是鉴别处理系统是否正常的重要指标）。

污泥絮粒大、边缘清淅、结构紧密，具有良好的吸附和沉降性能，土黄色，则活性污泥运行正常。若出现大的垂丝状絮凝体,虽具有良好的沉降性能,但与较小的絮凝体相比处理效果差。若细菌结合较松散,凝絮体边缘呈扩散性,这种污泥很有活力,具有很强的氧化分解污染物的能力,但它经受不住冲击,进水负荷略有增加,就易被冲散,使污泥粒子被出水带走。.1/1/202342镜检观察主要内容：1、菌胶团的大小、形状、密实度、颜色（活性2、活性污泥的指示生物：

活性污泥中的微生物，主要有细菌、原生动物、后生动物和藻类等。主要观察原生动物、后生动物的种类、数量、丰度、活性。微生物中细菌是分解有机物的主角，其次原生动物也有一定的作用。活性污泥中主要以菌胶团和丝状菌存在，游离的细菌较少。活性污泥中原生动物较多，经常出现的原生动物主要有钟虫类、楯纤虫、漫游虫、吸管虫、变形虫等。此外还有一些后生动物，如轮虫和线虫。可以说，活性污泥是一个广阔的微生物世界。对工艺管理者来说，应会识别微生物，并了解它对污水处理过程的指示作用。.1/1/2023432、活性污泥的指示生物：.12/29/202243钟虫属原生动物：钟虫经常出现于活性污泥和生物膜中，钟虫大多数以细菌和有机颗粒为食。可作废水处理效果较好的指示生物之一。.1/1/202344钟虫属原生动物：钟虫经常出现于活性污泥和生物膜中，钟虫大多数轮虫是一种比较简单的后生动物：轮虫有腺体可分泌粘液。多数轮虫以细菌、霉菌、藻类、原生动物和有机颗粒为食。轮虫也是废水的生物处理过程中处理效果好的指示生物之一，当活性污泥中出现轮虫时，往往表明处理效果良好，但如数量太多，则有可能破坏污泥的结构，使污泥上浮。

.1/1/202345轮虫是一种比较简单的后生动物：轮虫有腺体可分泌粘液。多数轮虫线虫属后生动物的线型动物门：线虫有三种营养类型：1、腐食型，以动植物的残体及细菌为食;2、植食型，以绿藻和蓝藻为食;3、肉食形，以轮虫和其他线虫为食。线虫雌雄异体，生殖为卵生。线虫有好氧和厌氧的，兼性厌氧者在缺氧时大量繁殖。线虫是污水净化程度较差的指示生物之一。.1/1/202346线虫属后生动物的线型动物门：线虫有三种营养类型：1、腐食型，原生动物与细菌的关系主要为：①掠食关系，原生动物在食物链中处于捕食细菌的作用。通过原生动物对细菌的捕食，能防止种群的衰老，提高细菌的活力，而游离的细菌个体小、密度小，较难沉淀，易被出水带出而影响水质。②絮凝作用，细菌生长到一定程度后就凝集成絮状物。这种絮状物为原生动物提供了着生的环境，反过来絮状物上的原生动物能加速絮凝过程。另外，原生动物分泌的粘液对悬浮颗粒和细菌均有吸附能力。这就促进了菌胶团的形成和处理能力的提高。.1/1/202347原生动物与细菌的关系主要为：.12/29/202247取样方法：从曝气池末端采样，混合污泥迅速送回化验室，并同时测量水温。对混合污泥首先测量其沉降比，并观察上清液，然后用光学显微镜观察活性污泥是污水生物处理的工作主体，其絮粒的大小、形状、紧密程度、构成絮粒的菌胶团细菌与丝状菌的比例及其生长情况能很好地反映污水处理状况。.1/1/202348取样方法：从曝气池末端采样，混合污泥迅速送回化验室，并同时几种生物相对活性污泥的指示情况：

1、活性污泥良好时出现的微生物主要有：钟虫类、盖纤虫、累枝虫、聚缩虫、独缩虫等吸附性原生动物。如果此类微生物占总数的80%以上，应该判断为具有高净化效率的活性污泥。

2、活性污泥处于恶劣状况时出现的微生物主要：漫游虫、豆形虫、草履虫等（大多数为游泳型），可以判断为絮凝体细碎。严重恶化时原生动物和后生动物消失。

3、在活性污泥分散解体时出现微生物：辐射变形虫、多核太阳虫等肉足类。可判断为絮体变小出水混浊，SS升高，而这类微生物急增时必须调整工艺状态，减少回流污泥量和通气量，则可以印制污泥解体。

4、在活性污泥出现恢复时出现的微生物主要有：漫游虫、草履虫、斜管虫等游泳型纤毛虫。.1/1/202349几种生物相对活性污泥的指示情况：

1、活性污5、在活性污泥膨胀时出现的微生物主要有：浮游球衣藻和霉菌。丝壮菌是造成污泥膨胀的诱导生物，丝壮菌大量增殖是，则吸附型的原生动物急剧减少，污泥性能恶化，形成所谓的漂泥现象。一旦出现丝壮菌增殖的趋势，4-7天后SVI急剧上升甚至会超过200。

6、进水负荷低时出现的微生物主要有：游仆虫、狭甲虫等生物。判断为有机物较少，应增大曝气量。溶解氧不足时出现的微生物主要有；扭头虫、草履虫、丝状菌等，此时污泥发黑并放出腐臭味，应增大曝气量。曝气过量时出现的微生物主要有：肉足类及轮虫类，包括阿米巴虫，高负荷和毒物流入时出现的微生物主要有；楯纤虫和钟虫的锐减是负荷过高和毒物流入的征兆，大多数微生物灭绝时活性污泥已被破坏，必须进行恢复。

7、钟虫不活跃或呆滞，前端出现气泡，往往是曝气池供气不足。当发现没有钟虫，却有大量的游动纤毛虫如个种数量较多的草履、漫游虫、豆性虫等，而细菌则以游离细菌为主，此时表明水中的有机物还很多，处理效果很差。如果原水水质良好，突然出现固着型纤毛虫减少，游泳型纤毛虫增加的现象，预示水质要变差，逐渐出现游动纤毛虫，水质将向好的方向发展，直致变为固定纤毛虫为主，则水质变得良好。.1/1/2023505、在活性污泥膨胀时出现的微生物主要有：浮游球衣藻和霉菌。丝8、镜检中发现积硫较多的丝硫细菌，游动细菌时，往往是曝气时间不足，空气量不够，流量过大，或水温较低，处理效果较差。9、在大量钟虫存在的情况下楯纤虫数量多而且越来越活跃，这对曝气池工作不利。要注意，可能污泥会变得松散，如果钟虫量递减，楯纤虫量递增，则替伏着污泥膨胀的可能。当发现累枝虫成堆出现，并不活跃，肉眼能见污泥中有小白点，同时发现贝氏硫菌和丝硫菌积硫点十分明显，则表明曝气池溶解氧低，一般在0.5mg/L左右。10、如果发现单个钟虫活跃，其体内的食物泡都能清晰地观察到时，说明污水处理的程度高，溶解氧充足。二沉池的出水中有许多水蚤，其体内的血红素低，说明溶解氧高，水蚤的颜色很红时，则说明出水几乎无溶解氧.1/1/2023518、镜检中发现积硫较多的丝硫细菌，游动细菌时，往往是曝气时间第四部分总结

污水处理知识交流、答疑.1/1/202352第四部分总结

污水处理知污水微生物反应原理及微生物镜检原理

.1/1/202353.12/29/202211．活性污泥的形态1）外观形态：活性污泥（生物絮凝体）为黄褐色絮状体颗粒：2）特点：(1)颗粒大小：Φ=0.02～0.2mm(2)表面积：20～100cm2/mL(3)(2000～10000)m2/m3污泥

(4)一、活性污泥及其组成第一部分好氧活性污泥法基本原理.1/1/2023541．活性污泥的形态一、活性污泥及其组成第一部分好氧活性污泥2．活性污泥组成活性污泥M=Ma+Me+Mi+Mii

1）Ma—具有代谢功能的活性微生物群体好氧细菌（异养型原核细菌）真菌、放线菌、酵母菌原生动物后生动物2）Me—微生物残体

3）Mi—活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物4）Mii—活性污泥吸附污水中的无机物挥发性活性污泥=Ma+Me+Mi.1/1/2023552．活性污泥组成.12/29/202233．活性污泥微生物的分类（Ma）1）细菌：异养型原核细菌（107～108个/mL）2）真菌：微小的腐生或寄生丝状菌3）原生动物：肉足虫、鞭毛虫，纤毛虫等。通过辨认原生物的种类，能够判断处理水质的优劣，它是一种指示性生物。原生动物摄食水中的游离细菌，是细菌的首次捕食者。

4）后生动物：

主要是轮虫、线虫、寡毛类。它门在活性污泥中的不经常出现，轮虫的出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二捕食者。.1/1/2023563．活性污泥微生物的分类（Ma）.12/29/202241．絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于NS（BOD—污泥负荷率）2．污泥沉降比SV：又称30min沉降率，指混合液在1000ml量筒内静置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。SV一般取15%--30%3．衡量活性污泥沉淀性能好坏的指标——SVI（污泥指数）

（1）SVI=70～100

其活性污泥凝聚沉淀性能很好

SVI值过低，活性污泥颗粒细小，无机物含量高，缺乏活性。

SVI值过高，沉淀性能不好，可能产生污泥膨胀。（2）影响SVI值的主要因素1）NS的影响：

2）丝状菌的大量繁殖，引起污泥膨胀，SVI值↑3）T水太高二、评价活性污泥性能的指标.1/1/2023571．絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于NS（BOD—污泥负荷率1．初期吸附去除（物理吸附和生物吸附）

●活性污泥巨大的表面积（2000～10000m2/m3活性污泥）其表面为多糖类的粘质层，污水中悬浮和胶体状态的有机物被其凝聚和吸收而得到去除。在30min内能去除70%BOD。

●一般处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物其活性最强，吸附能力也强2．微生物的代谢三、活性污泥净化反应过程.1/1/2023581．初期吸附去除（物理吸附和生物吸附）三、活性污泥净化反应过1〉氧化分解2〉合成代谢（合成新细胞）3〉内源代谢.1/1/2023591〉氧化分解2〉合成代谢（合成新细胞）3〉内源代谢.12/2

1．停滞期（延迟期或调整期）：是微生物的细胞内各种酶系统对环境的适应过程

2．对数增长期（等速增殖期）

活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态3．静止期（平衡期）营养物不过剩，它已成为微生物生长的限制因素活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。四、活性污泥的增殖规律.1/1/2023601．停滞期（延迟期或调整期）：是微生物的细胞内各种酶系统4．衰亡期（内源呼吸期）营养物缺乏，为了获得能量维持生命，分解代谢自身的能量物质，开始衰亡。同时内酶分解细胞壁，使污泥量减少。后来有机物几乎被耗尽，能量水平极低，微生物活动能力非常低，絮凝体形成速率增大，处理水显著澄清，水质良好。.1/1/2023614．衰亡期（内源呼吸期）营养物缺乏，为了获得能量维持生命1、营养物质：碳源、氮源、无机盐类等1）碳源：组成生物细胞的主要物质，对碳源的需求量较大，一般BOD5≥100mg/L2）氮源：组成细胞的重要元素，其需要按BOD：N=100：5考虑3）盐类：必不可少主要的无机盐类

P：按BOD5:N:P=100:5:1考虑，它是微生物需要量最多的无机元素，约占全部无机盐元素的50%还有K、Ca、Fe无机元素五、活性污泥净化反应影响因素.1/1/2023621、营养物质：碳源、氮源、无机盐类等五、活性污泥净化反应影响2．BOD——污泥负荷NS3．DO——溶解氧1）曝气池在稳定运行时，微生物的耗氧速率（Rr需氧速率）

＝曝气器的供氧速率时，其池中的溶解氧DO不变。2）曝气池中DO浓度大小将取决于：（1）生物絮体的大小：要求生物絮体大，则要求DO浓度高，DO才能扩散转移到生物絮体内部,反之则不能。对此要求DO浓度为2mg/L左右为好。.1/1/2023632．BOD——污泥负荷NS3．DO——溶解氧，其池中的溶解氧（2）考虑冲击负荷与中毒的影响，以便于操作以了解供氧量的变化急性中毒慢性中毒DO逐渐增加冲击负荷DO突然↓DO突然↑4．水温：15～35℃之间20～30℃，效果好，活动旺盛，＜15℃，＞35℃，效果↓，活动弱，＜5℃，＞45℃，效果很差，5．pH值最佳的pH值为6.5～8.5当pH＜6.5，丝状菌繁殖，pH＜4.5，丝状菌占优势当pH＞9.0，代谢速率↓6．有毒物质主要是重金属，H2S、CN－、酚等，当超过一定浓度时，就破坏细胞结构，抑制代谢。.1/1/202364（2）考虑冲击负荷与中毒的影响，以便于操作以了解供氧量的变化六、表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）1.MLSS浓度——混合液悬浮固体浓度〈混合液污泥浓度〉：mg/L混合液；MLSS＝M=X=Ma+Me+Mi+Mii2.MLVSS浓度——混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS＝MV=XV=Ma+Me+Mi

.1/1/202365六、表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）1.MLSS浓七、活性污泥脱氮除磷原理

（1）活性污泥脱氮的原理

缺氧反硝化细菌：反硝化细菌（兼性厌氧菌）反应：NO3-—N反硝化还原为N2，溢出水面释放到大气碳源：原水中BOD硝酸盐来源：回流出水中的硝化产物.1/1/202366七、活性污泥脱氮除磷原理

（1）活性污泥脱氮的原理

好氧脱碳硝化脱碳——氧化去除COD脱碳菌——好氧有机物呼吸的细菌，以有机物为碳源硝化菌——好氧氨盐呼吸的细菌，以碳酸盐为碳源（NH4+→NO2-→NO3-)提问：为什么先脱碳、后脱氮？硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物；有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速，硝化菌氧利用不足，生长缓慢；.1/1/202367好氧脱碳硝化提问：为什么先脱碳、后脱氮？硝化菌的碳源是脱碳菌提问：硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或NaOH)?硝化作用消耗碱（NH4+、CO32-），水pH下降；补充碳源、升高pH提问：硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗掉，如何解决？挂生物膜或投加悬浮填料定期投菌.1/1/202368提问：硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或NaOH)?.1两级滤池法工艺流程好氧脱碳硝化滤池进水厌氧反硝化滤池

出水甲醇补充反硝化菌的碳源！利用进水中的BOD.1/1/202369两级滤池法工艺流程好氧脱碳硝化滤池进水厌氧反硝化滤池出（2）活性污泥除磷的原理

好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源——聚β-羟基丁二酸（PHB））

逆浓度梯度过量吸磷（贮备厌氧状态能源——多聚磷酸盐颗粒(即异染颗粒)）；厌氧时：正相反——不繁殖，释放磷酸盐于体外（产生能量供其储备消耗好氧状态能源——PHB）。聚P聚P聚P聚P部分回流做种大部分（P）去除水中P.1/1/202370（2）活性污泥除磷的原理

好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源常见的脱磷工艺如下图所示进水厌氧放磷好氧聚磷出水部分污泥回流接种剩余污泥处理沉淀脱磷.1/1/202371常见的脱磷工艺如下图所示进水厌氧放磷好氧聚磷出水部分污泥回流1、活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化1）活性污泥的培养与驯化2）试运行2、活性污泥处理系统运行效果的检测1）反映处理效果的项目：进出水总的和溶解性的BOD、COD，进出水总的和挥发性的SS，进出水的有毒物质（对应工业废水）2）反映污泥情况的项目：污泥沉降比（SV%）、MLSS、MLVSS、SVI、溶解氧、微生物学观察等3）反映污泥营养和环境条件的项目：氮、磷、pH、水温等。八、活性污泥处理系统的运行管理.1/1/2023721、活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化八、活性污泥3、活性污泥运行中常见的问题

(一)污泥膨胀

正常的活性污泥颗粒体积膨胀，继而分裂为沉降性很差的小颗粒污泥，活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，引起二沉池池面飘泥严重，出水水质急剧变差的现象称为活性污泥的膨胀。

描述污泥膨胀程度的指标有30min沉降比、污泥容积指数。本质—污泥密度变小或黏附能力下降。污泥膨胀可大致区分为丝状体膨胀和非丝状体膨胀两种。当丝状体过多，长出一般絮体的边界而伸入混合液时，其架桥作用妨碍了絮体间的密切接触，致使沉降较馒，密实性差和SVI高，这叫做丝状菌性膨胀污泥。当发生非丝状菌性污泥膨胀时，同样SVI高，污泥在沉淀池内难以沉淀、压缩。.1/1/2023733、活性污泥运行中常见的问题

(一)污泥膨胀.12/29/污泥丝状膨胀：.1/1/202374污泥丝状膨胀：.12/29/202222原因——丝状细菌（球衣菌、硫细菌）或真菌优势过度生长丝状菌优势生长条件：A.曝气池DO长期维持在较低（＜0.1~0.2mg/l）B.水温过高（＞25℃）、pH过低（＜6.5）C.硫化物过高硫细菌（丝状菌一种）以硫化氢为食

.1/1/202375原因——丝状细菌（球衣菌、硫细菌）或真菌优势过度生长.12D.营养失衡废水C/N比高，N少；无机金属离子较少原因——菌丝体储备营养物稀少、表面积大，在稀溶液中争夺营养物质的能力强，更适合于贫瘠环境（包括溶解氧、各种营养物）的生长；E.毒物冲击原因—菌丝体耐受能力强.1/1/202376D.营养失衡.12/29/202224造成非丝状菌性污泥膨胀的原因：①曝气力度过大，污泥碎裂膨胀提问：原因——？气泡夹带,密度降低；气泡机械破碎；②缺氧、厌氧膨胀漂泥提问：原因——？二沉池底部淤泥厌氧产气（反硝化N2、CH4)③进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物；提问：原因——？油及泡沫降低污泥密度.1/1/202377造成非丝状菌性污泥膨胀的原因：①曝气力度过大，污泥碎裂膨胀④生物中毒（pH波动大、补碱过量、温度过高、CODcr浓度骤然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等）污泥膨胀原因——？细菌——休克死亡、细菌处于对数期多糖分泌减少⑤新污泥膨胀现象未驯化污泥对新类型废水不适应，不沉降或沉降极慢，长时间曝气驯化后恢复正常；提问：原因——？类似中毒.1/1/202378④生物中毒（pH波动大、补碱过量、温度过高、CODcr浓度骤污泥膨胀的预防与控制对策提问：基于上述原理如何预防污泥膨胀？A.设调节池(及事故池)控制高负荷（BOD、毒物）冲击B.控制溶解氧溶解氧浓度必须控制在2～3mg/L。C调节废水的营养配比尽量逼近BOD5与N和P的比例BOD5：N：P＝100：5：1。补N——尿素或含氮量高的污泥消化池上清液补P——磷酸钠.1/1/202379污泥膨胀的预防与控制对策提问：基于上述原理如何预防污泥膨胀？D.改革工艺将活性污泥法改为生物膜法在曝气池中加填料改为生物接触氧化法SBR(即序批式间歇曝气反应器)法.1/1/202380D.改革工艺.12/29/202228解决污泥膨胀的办法：A．加氯可以起凝聚和杀菌双重作用，投加次氯酸钠（10~20mg/l内）、H2O2（100~200mg/l）、漂白粉或液氯(加氯量按干污泥的0.3～0.4%估计)等，在回流污泥中投加可抑制丝状菌生长，调整pH值。

B．投加混凝剂FeSO4和FeCl3、干污泥或浓缩消化污泥增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常C.强化补氮（C:N＝100：20～30）D.替换污泥最直接的方法.1/1/202381解决污泥膨胀的办法：.12/29/202229(二)污泥上浮

1、污泥膨胀2、污泥脱氮上浮硝化（曝气池负荷小而供氧量过大时）——反硝化（二沉池中长时间处于缺氧状态）——N2使污泥上浮

防止污泥脱氮上浮的方法：减少曝气，减弱硝化作用；及时排泥，增加回流量，减少污泥在沉淀池中的停留时间；强化曝气池的反硝化作用。3、污泥腐化上浮

沉淀池内污泥由于缺氧而产生厌氧分解——产生大量甲烷及二氧化碳气体附着在污泥体上——污泥比重变小而上浮

造成污泥腐化的原因有：二沉池内污泥停留时间过长；局部区域污泥堵塞。解决腐化的措施是：加大曝气量，以提高出水溶解氧含量（应先找其量不足的原因）；疏通堵塞，及时排泥.1/1/202382(二)污泥上浮.12/29/202230（三）污泥不增长或减少造成污泥减少的原因有：有机物营养减少；曝气时间过长或过量，发生过氧化；回流比小而剩余污泥排放量大；污泥上浮而造成污泥流失等。解决方法：投加营养料；缩短曝气时间或减少曝气量；调整回流比和污泥排量；防止污泥上浮，提高沉淀效果。（四）泡沫问题

原因：洗涤剂；蛋白质含量高；生物泡沫。

泡沫的危害表现为：表面机械曝气时，隔绝空气与水接触，减小以至破坏叶轮的充氧能力；在泡沫表面吸附大量活性污泥固体时，影响二沉池沉淀效率，恶化出水水质；有风时随风飘散，影响环境卫生。

抑制泡沫的措施有：在曝气池上安装喷洒管网，用压力水(处理后的废水或自来水)喷洒，打破泡沫；定时投加除沫剂(如机油、煤油等)以破除泡沫。油类物质投加量控制在0.5～1.5mg／L范围内；提高曝气池中活性污泥的浓度。.1/1/202383（三）污泥不增长或减少.12/29/202231废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理;一、厌氧法的优点提问：优点有哪些？1．产生的沼气可用于发电或作为能源沼气中的主要成分是甲烷，含量50~75%之间，是一种很好的燃料。以日排COD10t的工厂为例，若COD去除率为80%，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于3.85t原煤，可发电5400度电。第二部分厌氧活性污泥法.1/1/202384废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理;沼气中的主要成2．对营养物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方法为200：5：1，相比而言对N、P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。4．产生的污泥量少，运行费用低?繁殖慢；不需要曝气基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点.1/1/2023852．对营养物的需求量少.12/29/202233提问：？1．出水的有机物浓度高于好氧处理；发酵分解有机物不完全；2．对温度变化较为敏感；工业中需要设置进水的控温装置，37℃。3．厌氧微生物对有毒物质较为敏感；但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。二、厌氧法的缺点.1/1/202386提问：？二、厌氧法的缺点.12/29/2022344.初次启动过程缓慢,处理时间长好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要8~12周才可以培育成功5．处理过程中产生臭气和有色物质提问：是什么？臭气主要是SRB形成的具有臭味的硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。.1/1/2023874.初次启动过程缓慢,处理时间长.12/29/202235三、厌氧活性污泥的性质和组成由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒。呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；颗粒厌氧活性污泥的直径在0.5mm以上。微生物的组成主要有六种：由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、产甲烷菌、硫酸盐还原菌，其中产甲烷菌是厌氧活性污泥的中心骨架.1/1/202388三、厌氧活性污泥的性质和组成.12/29/202236复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、发酵阶段（又称酸化阶段）、产乙酸阶段、产甲烷阶段1．水解阶段在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物2．发酵阶段梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等四、厌氧活性污泥净化废水的作用机理.1/1/202389复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、发酵阶段（3．产乙酸阶段上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。4．产甲烷阶段乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被产甲烷菌利用被转化为甲烷和以及产甲烷菌细胞物质。经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。.1/1/2023903．产乙酸阶段.12/29/202238复杂有机物1水解2发酵脂肪酸

乙酸H2+CO23产乙酸CH4+CO2H2S+CO2硫酸盐还原硫酸盐还原4产甲烷4产甲烷硫酸盐还原.1/1/202391复杂有机物1水解2发酵脂肪酸乙酸H2+CO23产乙其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废水调节池热交换器↑37℃厌氧活性污泥反应器气柜沉淀池出水回流污泥剩余污泥五、厌氧活性污泥处理的工艺流程.1/1/202392其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废水调节池热交换器↑37第三部分微生物镜检原理在污水处理中,微生物是以活性污泥的形式存在并起作用的。所谓活性污泥,就是由细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起而形成的具有很强吸附分解有机物能力的絮状体颗粒,这种絮状结构具有良好的沉降性能,使处理水与污泥分开,最终达到废水净化的目的。.1/1/202393第三部分微生物镜检原理在污水处理中,微镜检观察主要内容：1、菌胶团的大小、形状、密实度、颜色（活性污泥菌胶团是鉴别处理系统是否正常的重要指标）。

污泥絮粒大、边缘清淅、结构紧密，具有良好的吸附和沉降性能，土黄色，则活性污泥运行正常。若出现大的垂丝状絮凝体,虽具有良好的沉降性能,但与较小的絮凝体相比处理效果差。若细菌结合较松散,凝絮体边缘呈扩散性,这种污泥很有活力,具有很强的氧化分解污染物的能力,但它经受不住冲击,进水负荷略有增加,就易被冲散,使污泥粒子被出水带走。.1/1/202394镜检观察主要内容：1、菌胶团的大小、形状、密实度、颜色（活性2、活性污泥的指示生物：

活性污泥中的微生物，主要有细菌、原生动物、后生动物和藻类等。主要观察原生动物、后生动物的种类、数量、丰度、活性。微生物中细菌是分解有机物的主角，其次原生动物也有一定的作用。活性污泥中主要以菌胶团和丝状菌存在，游离的细菌较少。活性污泥中原生动物较多，经常出现的原生动物主要有钟虫类、楯纤虫、漫游虫、吸管虫、变形虫等。此外还有一些后生动物，如轮虫和线虫。可以说，活性污泥是一个广阔的微生物世界。对工艺管理者来说，应